基于Linux環(huán)境的進(jìn)度條實(shí)現(xiàn)方法
前言
在Linux環(huán)境下，C語言的輸入輸出控制有其獨(dú)特的魅力和實(shí)際應(yīng)用場景。本文將從回車換行和緩沖區(qū)的基礎(chǔ)知識講起，帶領(lǐng)大家探索如何在Linux環(huán)境中實(shí)現(xiàn)一個動態(tài)倒計(jì)時功能，并進(jìn)一步完成一個具有交互感的進(jìn)度條。通過這些內(nèi)容，你不僅可以理解C語言在Linux中的輸出行為，還能掌握如何通過代碼提升程序的可視化表現(xiàn)。無論是Linux開發(fā)初學(xué)者，還是想深入了解C語言底層實(shí)現(xiàn)的同學(xué)，這篇文章都將為你帶來新的啟發(fā)。
一、預(yù)備知識
1.1 回車換行
真正意義上，回車換行其實(shí)是兩個動作，在C語言中\n卻同時完成了回車+換行的兩步動作。
- 回車：將光標(biāo)移到當(dāng)前行的最左側(cè)
- 換行：將光標(biāo)移到當(dāng)前行對應(yīng)位置的下一行
在C語言中可以使用轉(zhuǎn)義字符\n來實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的回車行為。
如圖展示以下以前的老式鍵盤：
這種電腦鍵盤上的ENTER按鍵就是同時實(shí)現(xiàn)了回車和換行的功能，按下ENTER鍵，光標(biāo)會去到下一行的最左側(cè)的位置。
1.2 緩沖區(qū)
先看一段代碼
#include <unistd.h>
int main() {
printf("hello world\n");
sleep(2);
return 0;
}
這段代碼很簡單，現(xiàn)在屏幕上打印出hello world，接著調(diào)用sleep函數(shù)讓程序休眠兩秒，
間隔兩秒后。
接下來，我們對上面的代碼稍作修改，去掉\n再來試試。
#include <unistd.h>
int main() {
printf("hello world");
sleep(2);
return 0;
}
在去掉/n后對代碼編譯運(yùn)行，先是休眠了兩秒，
接著才在屏幕上打印出hello world，并且因?yàn)闆]有\n，所以打印完后沒有換行，導(dǎo)致命令行提示符就緊跟在打印結(jié)果的后面。
情景分析
那么問題來了，這段代碼是先執(zhí)行sleep，還是先執(zhí)行printf打印呢？
很多人會根據(jù)上面的現(xiàn)象猜測，這段代碼先執(zhí)行了sleep休眠，再去執(zhí)行printf打印，這樣的猜測是錯誤的！因?yàn)槿魏我粋€C語言程序，都是嚴(yán)格按照代碼的編寫順序去執(zhí)行的。
那在休眠的兩秒期間，printf的打印結(jié)果存在哪里了呢？
hello world其實(shí)是保存在了緩沖區(qū)中，緩沖區(qū)是用于臨時存儲數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間，默認(rèn)當(dāng)程序結(jié)束的時候才會將緩沖區(qū)中的內(nèi)容刷新出來。
如何強(qiáng)制刷新緩沖區(qū)
任何一個C語言程序運(yùn)行的時候都會默認(rèn)幫我們打開以下三個流：
- stdin - - - - 標(biāo)準(zhǔn)輸入流（鍵盤）
- stdout - - - - 標(biāo)準(zhǔn)輸出流（顯示器）
- stderr - - - - 標(biāo)準(zhǔn)錯誤（顯示器）
Linux下一切皆文件，這三個流都是FILE*的指針，所以任何一個C語言程序運(yùn)行的時候，操作系統(tǒng)會幫我們打開以上三個文件。今天我們只需要關(guān)心stdout標(biāo)準(zhǔn)輸出流即可。我們可以通過fflush函數(shù)來刷新緩沖區(qū)。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main(){
printf("hello world");
fflush(stdout);
sleep(2);
return 0;
}
等待兩秒后…
通過上面的分析我們可以得出，刷新緩沖區(qū)主要有以下幾種方法：
\n可以刷新緩沖區(qū)。- 程序結(jié)束也會刷新緩沖區(qū)。
fflush(stdout)可以手動刷新緩沖區(qū)。
二、倒計(jì)時
學(xué)習(xí)了上面的東西，我們可以先來實(shí)現(xiàn)一個簡單的倒計(jì)時練練手
2.1 源代碼
#include "processBar.h"
#include <unistd.h>
int main(){
int cnt = 10;
while(cnt >= 0){
printf("%-2d\r",cnt);
fflush(stdout);
sleep(1);
cnt--;
}
printf("\n");
return 0;
}
2.2 效果展示
從 10 開始計(jì)數(shù)
直到變成 0 為止。
2.3 注意事項(xiàng)：
- 每打印一個數(shù)字后緊跟著打印一個
\r回車，讓光標(biāo)回到這一行最開始的位置，這樣新打印的數(shù)字就會去覆蓋掉老的數(shù)字。但是\r不會去刷新緩沖區(qū)，因此在每打印完一個數(shù)字后，需要調(diào)用fflush(stdout)來刷新緩沖區(qū)。 - 這里我們需要知道，往顯示器上打印整型10，本質(zhì)上是打印了字符1和字符0，由于這兩個字符是挨在一起的，我們看起來就像是整型10。因此打印10，會占用兩個字符，而打印0~9只需要一個字符，所以
\r回車之后去覆蓋寫，只會覆蓋一個字符，對第二個字符0始終沒有影響，因此我們需要用%-2d來控制，每次打印兩個位寬的字符，-表示將這兩個字符左對齊。如果不進(jìn)行格式化控制，打印出來的結(jié)果將是下面這樣：
三、進(jìn)度條
3.1 源代碼
processBar.h
#pragma once #include <stdio.h> #define NUM 102 #define STYLE '=' #define TOP 100 #define BODY '$' extern void processbar();
processBar.c
#include "processBar.h"
#include <string.h>
#include <unistd.h>
const char* lable = "|/-\\";//旋轉(zhuǎn)提示
void processbar(){
char bar[NUM];
memset(bar, '\0', sizeof(bar));
int len = strlen(lable);
int cnt = 0;
while(cnt <= TOP){
printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, cnt, lable[cnt%len]);
fflush(stdout);
bar[cnt++] = STYLE;
if(cnt < 100) {
bar[cnt] = BODY;
}
usleep(100000);//以微秒為單位進(jìn)行休眠，想讓進(jìn)度條10秒跑完，因?yàn)橐还矔h(huán)101次，所以每次循環(huán)大概就是休眠0.1秒，100毫秒，10000微秒
}
printf("\n");
}
效果演示
3.2 代碼分析
進(jìn)度條往右走的實(shí)現(xiàn)原理
- 進(jìn)度條的可視化：
bar表示進(jìn)度條的當(dāng)前狀態(tài)，用字符填充進(jìn)度條并逐步延長。cnt代表當(dāng)前進(jìn)度百分比（從0到100）。
- 動態(tài)旋轉(zhuǎn)提示：
lable是旋轉(zhuǎn)提示符，依次顯示|,/,-,\，用來模擬動態(tài)效果。
- 每次刷新屏幕：
- 使用
\r回到行首并覆蓋之前的內(nèi)容，fflush(stdout)刷新輸出緩沖區(qū)，確保顯示即時更新。 - 通過
usleep(100000)控制刷新間隔（每0.1秒更新一次）。
- 使用
while循環(huán)邏輯分析：
while(cnt <= TOP) {
printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, cnt, lable[cnt % len]);
fflush(stdout); // 強(qiáng)制刷新輸出緩沖
bar[cnt++] = STYLE; // 填充進(jìn)度條中的下一個字符
if(cnt < 100) {
bar[cnt] = BODY; // 設(shè)置進(jìn)度條下一位置的占位符（非滿狀態(tài)）
}
usleep(100000); // 延遲0.1秒
}
分析逐步展開：
- 初始狀態(tài)：
cnt從0開始，bar數(shù)組全為空字符，進(jìn)度條未顯示任何填充內(nèi)容。- 動態(tài)提示符從
lable的第一個字符開始（|）。
- 每次循環(huán)中：
- 動態(tài)更新輸出：
- 使用
printf打印格式化輸出：[%-100s]：打印一個左對齊的進(jìn)度條，長度為100字符。[cnt%%]：打印當(dāng)前百分比。[lable[cnt % len]]：顯示旋轉(zhuǎn)提示符，cnt % len保證提示符循環(huán)顯示。
- 使用
- 刷新進(jìn)度條：
bar[cnt++] = STYLE：在bar數(shù)組的第cnt位置填充進(jìn)度條樣式字符STYLE。- 如果
cnt < 100，在下一個位置設(shè)置占位符BODY（非滿狀態(tài)時）。
- 延遲：
usleep(100000)延遲0.1秒，控制進(jìn)度條更新的速度。
- 覆蓋上一行：
- 使用
\r回到行首，使當(dāng)前輸出覆蓋上一行，達(dá)到刷新效果。
- 使用
- 動態(tài)更新輸出：
- 終止條件：
- 當(dāng)
cnt > TOP時退出循環(huán)，表示進(jìn)度條已完成。
- 當(dāng)
3.3 實(shí)際使用場景
上面的processBar.c中為了演示進(jìn)度條的原理，在里面寫了一個while循環(huán)來模擬，但實(shí)際上的進(jìn)度條并不是這樣用的。以下載東西為例，作為一個進(jìn)度條，它本身并不知道下載了多少，它只會提供一個接口，在下載東西的時候，調(diào)用這個接口，然后將已經(jīng)下載好的比率作為參數(shù)傳給進(jìn)度條模塊，它會根據(jù)比率打印出對應(yīng)的進(jìn)度條樣式。
版本一
//processBar.h #pragma once #include <stdio.h> #define NUM 102 #define STYLE '=' #define TOP 100 #define BODY '>' extern void processbar(int ret);
//processBar.c
#include "processBar.h"
#include <string.h>
#include <unistd.h>
const char* lable = "|/-\\";
//V2版本
char bar[NUM] = {'\0'};//定義在全局避免每一次函數(shù)調(diào)用都會重現(xiàn)創(chuàng)建
void processbar(int ret){
if(ret <0 || ret > 100){
return;
}
if(ret == 0){ //當(dāng)比率為0的時候?qū)?shù)組全置為'\0'
memset(bar, '\0', sizeof(bar));
}
int len = strlen(lable);
printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, ret, lable[ret%len]);
fflush(stdout);
bar[ret++] = STYLE;
if(ret < 100){
bar[ret] = BODY;
}
}
//main.c
int main(){
int total = 1000;//假設(shè)總共要下載1000個G
int cur = 0;//當(dāng)前下載的
while(cur <= total) {
processbar(cur * 100 / total);
usleep(50000);//模擬下載花費(fèi)時間
cur += 10;//循環(huán)下載了一部分，更新進(jìn)度
}
return 0;
}
版本二
//processBar.h #pragma once #include <stdio.h> #define NUM 102 #define STYLE '=' #define TOP 100 #define BODY '>' extern void processbar(int ret);
//processBar.c
#include "processBar.h"
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#define NONE "\033[m"
#define RED "\033[0;32;31M"
#define GREEN "\033[0;32;32m"
#define LIGHT_BLUE "\033[1;34m"
#define LIGHT_PURPLE "\033[1;35m"
const char* lable = "|/-\\";
//V2版本
char bar[NUM] = {'\0'};
void processbar(int ret){
if(ret <0 || ret > 100)//合理性判斷{
return;
}
if(ret == 0)//當(dāng)比率為0的時候?qū)?shù)組全置為'\0'{
memset(bar, '\0', sizeof(bar));
}
int len = strlen(lable);
printf("["LIGHT_BLUE"%-100s"NONE"]""[%d%%][%c]\r", bar, ret, lable[ret%len]);
fflush(stdout);
bar[ret++] = STYLE;
if(ret < 100){
bar[ret] = BODY;
}
}
//main.c
#include "processBar.h"
#include <unistd.h>
typedef void (*callback_t) (int);
//模擬一種安裝或者下載
void Downbload(callback_t ct) {
int total = 1000;//假設(shè)總共要下載1000個MB
int cur = 0;//當(dāng)前下載的
while(cur <= total) {
int rate = cur*100/total;
ct(rate);
usleep(50000);//模擬下載花費(fèi)時間
cur += 10;//循環(huán)下載了一部分，更新進(jìn)度
}
printf("\n");
}
int main(){
printf("Downbload 1:\n");
Downbload(processbar);
printf("Downbload 2:\n");
Downbload(processbar);
printf("Downbload 3:\n");
Downbload(processbar);
printf("Downbload 4:\n");
Downbload(processbar);
return 0;
}
效果展示
結(jié)語
在Linux環(huán)境中，掌握C語言的緩沖區(qū)管理和動態(tài)輸出功能是一項(xiàng)非常實(shí)用的技能。從回車換行的基礎(chǔ)概念到炫酷的進(jìn)度條展示，我們一步步地感受到了C語言的強(qiáng)大控制力以及其在終端交互中的無限潛力。希望本文能幫助你更好地理解Linux環(huán)境下C語言的這些核心知識點(diǎn)，同時也為你的編程旅程增添更多的趣味與技巧！期待你在實(shí)踐中創(chuàng)造更多精彩！
以上就是基于Linux環(huán)境的進(jìn)度條實(shí)現(xiàn)方法的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Linux實(shí)現(xiàn)進(jìn)度條的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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